人們大都熟悉風帆船，它是游弋在江湖河海中依靠風力推動的船只。太陽帆飛船則是航行在浩瀚宇宙空間借助太陽和其他恆星的光壓推動作極速飛行的“船”。前不久，日本太空科學研究所計劃利用太陽帆前往金星和木星進行探測，具體時間是2007∼2008年發射向金星航行的實驗性太陽帆飛船，2009年發射向木星的太陽帆飛船。而美國得克薩斯州休斯敦的一家公司也宣布將于2005年發射“人類星際飛船1號”的太陽帆飛船……

源遠流長

太陽帆技術的研究起始于400多年前，著名天文學家開普頓就設想過不攜帶任何能源，依靠太陽光就能馳騁太空的宇宙飛船。直到20世紀20年代，太陽帆的概念才更清晰地顯現出來，俄國航天事業的先驅者齊奧爾科夫斯基與同事燦德爾認為︰“用照到很薄的巨大反射鏡上的陽光所產生的推力可以獲得宇宙速度。”這反射鏡正是燦德爾最早提出的太陽帆︰一種包在硬質塑料上的超薄金屬帆，成為今天太陽帆的雛形。至90年代，俄羅斯把能照亮大地的“巨型太空傘”送上了地球軌道。這雖不是太陽帆船，但為未來的太陽帆飛船飛行打下了基礎。歐洲空間局還曾在1999年試驗20米×20米的太陽帆在地面展開技能。太陽帆飛船的設計方案有多種，就其帆的展開方式就有旋轉式、機械拉伸式……

目前，美國、日本、法國和俄羅斯等國正致力于將太陽帆發展成一種星際航天器的研究設計。據介紹，一種僅重150千克的太陽帆船，需配置2000平方米的太陽帆作為動力，由地球飛向月球的時間可從半年逐漸縮短至一個月以內，這艘太陽帆船有可能在本世紀初投入使用。另據報道，美國航空航天局計劃在2010年發射一艘經得起太空惡劣環境考驗的太陽帆船，歷時15年，飛行37億千米路程，直至太陽系的邊緣。

主角是光子

我們知道，光是由光子構成的。當光子撞擊到光滑的太陽帆上時（太陽帆是一張懸掛在飛船上的超薄鋁箔或是聚　亞胺薄膜制成的巨帆，其厚度約為12.5微米或更薄，有異常光滑平整的面和容易展開的結構組成），就會像從牆上反彈回來的乒乓球一樣改變運動方向，並給撞擊物一個作用力。俄國物理學家彼德•萊貝德夫就曾在真空實驗室里做過這種實驗，他將一束強光照射在真空實驗室內的金屬盤上，果然，光子能推動金屬盤，並計算出推力的大小，如果太陽帆的直徑為300米，面積可達70680平方米，由光壓獲得的推力為0.034噸，這一推力可使重0.5噸的飛船在200多天時間內飛抵火星。若太陽帆的直徑增至2000米，將能獲得1.5噸的推力，可以把重5噸的航天器送出太陽系。

太陽帆飛船飛行時就像帆船在大海中航行，只需改變帆的傾角，就可達到調整飛行方向的目的。並且當帆與太陽光形成的角度所產生的推力與太陽帆的運動方向一致時，飛船將被逐漸加速，反之將被逐漸減速。根據計算，太陽帆與太陽光之間的夾角為55度時，太陽帆會進入逐漸加速的航道中。要改變太陽帆與太陽光之間的夾角，只需移動固定在飛船上的兩塊滑塊，使飛船的重心發生變化，導致太陽帆轉動，夾角也隨之發生變化。

瞄向新高度

研制太陽帆飛船，會踫到許多技術難關需要去解決，主要的難關表現在︰“帆”材料的選用和研制，以日本研制的太陽帆為例，他們使用的帆材料，不僅能耐高溫，還能抗紫外線和其他宇宙射線，既輕又薄（僅12.5微米）。將這種太陽帆的一面涂上一層很薄的鋁以提高反射率，在帆的另一面則不涂任何東西，可以將聚集的熱量散出去，避免因過熱發生危險。結構問題也極為重要，必須達到方便控制，輕松靈活，操作準確無誤，結構上一旦出現閃失，就將前功盡棄。宇宙塵的威脅也是個突出問題，當然在長達數年的宇宙航行中，不受宇宙塵的襲擊是不可能的。根據估算，如果宇宙塵的侵襲不超過200萬個小孔，還不會置太陽帆于死地，一旦大大超過這根紅線，太陽帆將變成千瘡百孔的破網。研制人員該如何應對？

太陽帆飛船尚在研制之中，科學家已經將研制的目光瞄向更高的微波帆飛船、激光帆飛船和粒子束帆飛船……

太陽帆打開過程

●進入地球軌道後，控制人員打開8個方向上的太陽帆。飛船伸出8個帶有太陽帆的機械手

●壓縮空氣被注入太陽帆的管道，帆面被拉長

●太陽帆繼續展開

●聚酯薄膜最終形成一層薄薄的硬式太陽帆